Convex and concave slope stability analyses with numerical methods

Abstract

W niniejszej pracy zajeto sie analizą stateczności zboczy zakrzywionych. Z tego rodzaju zboczami (wkleslymi lub wypuklymi) mamy czesto do czynienia w kopalniach odkrywkowych. Z reguly do analiz stateczności zboczy wykorzystuje sie metody rownowagi granicznej w plaskich przekrojach. Sporadycznie na świecie stosuje sie metody rownowagi granicznej rozszerzone do trzech wymiarow. Rozpatruje sie wowczas statecznośc nie plaskich blokow lecz przestrzennych kolumn. W ponizszej pracy pokazano mozliwości zastosowania przestrzennych i plaskich obliczen numerycznych do analiz stateczności zboczy zakrzywionych. Wykorzystano w tym celu metode redukcji wytrzymalości na ścinanie (SSR). Pozwala ona na określenie wartości minimalnego wskaźnika stateczności dla dowolnego zbocza. Przeprowadzono krytyczną analize porownawczą obliczen z zastosowaniem metod rownowagi granicznej i metod numerycznych. Na ogol uwaza sie, ze prowadzenie obliczen w roznych przekrojach plaskich daje w efekcie rozsądne wyniki analiz sytuacji przestrzennych. Nalezy jednakze zauwazyc, ze w pewnych przypadkach zachodzi Nalezy jednakze zauwazyc, ze w pewnych przypadkach zachodzi koniecznośc wykonania przestrzennych analiz ze wzgledu na geometrie zbocza oraz budowe geologiczną. Analizy stateczności w plaskich przekrojach czesto prowadzą do zbytniego upraszczania problemu. Widac takze, ze wartości wskaźnikow stateczności ( FS ) uzyskane za pomocą przestrzennych (3D) metod numerycznych są znacznie nizsze od wartości uzyskanych z metod rownowagi granicznej (LEM). Przedstawione ponizej rozwazania potwierdzają fakt, ze w wielu przypadkach przeprowadzenie prawidlowej analizy stateczności zboczy na drodze klasycznych obliczen dwuwymiarowych (2D) jest niemozliwe. Konieczna jest budowa przestrzennych modeli numerycznych, ktore pozwalają na w miare wierne odtworzenie budowy geologicznej rozpatrywanego zbocza. Nastepnym krokiem jest przeprowadzenie obliczen z wykorzystaniem SSR dla identyfikacji mozliwych powierzchni poślizgu. Jak widac z przytoczonych przykladow, wyniki obliczen numerycznych mogą sie znacząco roznic od wynikow uzyskanych z metod rownowagi granicznej zaadoptowanych w 3D. Wyniki obliczen numerycznych wskazują jednoznacznie, iz wartośc wskaźnika stateczności zboczy wkleslych i wypuklych jest wieksza niz w przypadku zboczy analizowanych w plaskim stanie odksztalcenia. Dla analizowanych zboczy wkleslych wartośc FS jest istotnie wyzsza (o 0.1) od przypadku w plaskim stanie odksztalcenia (PS) dla promienia okolo 5-krotnie wiekszego od wysokości zbocza. Dla rozpatrywanych zboczy wypuklych istotny wzrost FS wystepuje tylko przy malych wartościach promienia oscylujących okolo 0.6 H. Mozna zatem stwierdzic ze w przypadku zboczy wypuklych wzrost ten jest stosunkowo niewielki.